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????????Linux通過MMU進行虛擬地址到物理地址的轉換，當進程執行fork()后，會把頁中的權限設置為RD-ONLY（只讀）。

MMU（內存管理單元）

·???????MMU本質是一個集成在CPU核心的硬件電路模塊，其核心任務是實現和管理虛擬內存機制，主要是進行虛擬地址到物理地址的實時、高效轉換。
在Linu系統中，MMU的作用是：

1. 提供虛擬地址空間抽象：采用虛擬的思想，讓每個進程都感覺自己擁有一個連續的，獨立的，巨大的內存空間（這個空間從0開始）
2. 內存保護和隔離：防止一個進程無意或惡意地訪問或修改另一個進程的內存
3. 內存利用：只加載程序實際需要的部分到物理內存
4. 共享內存：允許多個進程安全地共享相同的物理內存頁

工作流程：

• 頁表管理：Linux內核負責創建，修改和銷毀進程的頁表結構。在進程創建、內存分配、缺頁處理、進程切換時執行這些操作
  • CPU發出虛擬地址
  • MMU基于頁表將虛擬地址轉換物理地址
  • 訪問頁表
    • 缺頁處理：當MMU在地址轉換過程中無法找到有效的PTE或遇到權限錯誤時，它會觸發一個Page Fault中斷給一個CPU。CPU陷入內核模式
  • 虛擬地址解析：MMU將地址分為兩部分：
    • 高階位：用作進入頁表的索引
    • 低階位：頁內偏移量

COPY-ON-WRITE

1. 最開始，當一個新進程通過fork被創建，或者創建共享內存映射（mmap）時，父子進程（或映射共享區域）最初共享相同的物理內存頁。內核將進程/映射的頁表項標記為只讀或設置COW標志。此時沒有發生實際的物理內存復制。

   • 復制頁表：Linux內核會為字進程創建一份父進程頁表的副本。此時，父子進程都指向相同的物理頁框。
   • 修改權限：內核不僅會將父子進程頁表中指向共享物理頁的頁表項權限設置為 RD-ONLY，還會設置一個專門的標記位來標志這是一個COW頁（并非所有RD-ONLY頁都是COW頁），這個標記能告訴內核缺頁處理程序——如果該頁發生了寫保護錯誤，別直接報錯，可能是一個COW頁

2. 進程嘗試寫入

   • ??CPU 嘗試執行寫指令：?? P1 執行一條向該共享虛擬地址（比如 Virtual Address 1, VA1）寫入數據的指令。
     ?? * MMU 觸發 Page Fault：??
     ?? * 原因1：寫操作檢測：?? MMU 發現當前指令要求寫入一個權限為 RO 的內存頁。
     ?? * 原因2：權限沖突：?? RO 權限不允許寫入，違反了頁表項中的權限設置。
   • ??中斷：?? MMU 產生一個 ??Page Fault 異常 (中斷)??。CPU 停止當前用戶態代碼的執行，切換到內核態，調用 Linux 內核的缺頁中斷處理程序 (Page Fault Handler)。
   • 執行COW
     • 分配新物理頁面：內核從空閑物理頁面中分配新的物理頁面
     • 復制內容：內核將原始物理頁框的內容完整復制到這個新分配的物理頁框
     • 更新頁表：內核修改進程的頁表，及那個該頁表項指向新的物理頁框地址，并設置權限為可讀寫或其他，然后清除COW標志
   • 恢復執行
     （如果有）內核完后缺頁處理，CPU恢復用戶態進程的執行，重新執行那條發生缺頁的指令